KR20150039699A - Inductor structure with magnetic material and method for forming the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자성 재료를 갖는 인덕터 구조물 및 그 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inductor structure having a magnetic material and a method of forming the same.
반도체 디바이스는 개인용 컴퓨터, 셀 폰, 디지털 카메라, 및 다른 전자 장비와 같은 다양한 전자 응용물에서 이용된다. 반도체 디바이스는 일반적으로 반도체 기판 위에서 절연층 또는 유전체층, 도전층, 및 반도체성 재료층을 순차적으로 성막하고, 리소그래피를 이용하여 다양한 재료층들을 패턴화하여 기판 상에 회로 컴포넌트들 및 엘리먼트들을 형성함으로써 제조된다. Semiconductor devices are used in a variety of electronic applications such as personal computers, cell phones, digital cameras, and other electronic equipment. Semiconductor devices are typically fabricated by sequentially depositing an insulating or dielectric layer, a conductive layer, and a semiconductive material layer over a semiconductor substrate, and patterning the various material layers using lithography to form circuit components and elements on the substrate do.
일반적으로, 인덕터는 인덕터를 통과하는 전류에 의해 생성된 자기장에 에너지를 저장할 수 있는 수동(passive) 전기 컴포넌트이다. 인덕터는 유전체 재료의 코어 주위를 둘러싸는 도전성 재료로서 구성될 수 있다. 측정될 수 있는 하나의 인덕터 파라미터는, 인덕터의 인덕턴스라고도 알려진, 인턱터의 자기 에너지 저장 능력이다. 측정될 수 있는 또 다른 파라미터는 인덕터의 품질(Q) 계수이다. 인덕터의 Q 계수는 인덕터 효율의 측정이고, 주어진 주파수에서 인덕터의 저항에 대한 인덕터의 유도 리액턴스의 비율로서 계산될 수 있다. Generally, an inductor is a passive electrical component that can store energy in a magnetic field created by the current through the inductor. The inductor may be configured as a conductive material surrounding the core of the dielectric material. One inductor parameter that can be measured is the magnetic energy storage capability of the inductor, also known as the inductance of the inductor. Another parameter that can be measured is the quality (Q) coefficient of the inductor. The Q factor of the inductor is a measure of the inductor efficiency and can be calculated as the ratio of the inductance reactance of the inductor to the inductor's resistance at a given frequency.
인덕터는 광범위하고 다양한 응용물에서 사용될 수 있다. 그러한 하나의 인덕터 응용물은 전기 회로에서 특정 주파수를 갖는 신호에 대해, 그 전기 회로에서 상이한 주파수의 다른 신호의 통과를 허용하는 동안에, 높은 유도 리액턴스를 갖거나 차단하도록 인덕터가 설계되는 초크일 수 있다. 초크는 예를 들어 무선 주파수(radio frequency; RF)를 차단하도록 이루어질 수 있고, 무선 통신에 사용되는 RF 초크라고 불릴 수 있다.Inductors can be used in a wide variety of applications. Such an inductor application may be a choke in which the inductor is designed to have or block a high inductive reactance for a signal having a particular frequency in an electrical circuit while allowing the passage of another signal of a different frequency in the electrical circuit . The chokes can be made, for example, to block radio frequencies (RF) and can be referred to as RF chokes used in wireless communications.
그러나, 인덕터를 형성하기 위해서 많은 과제들이 있다.However, there are many challenges to form an inductor.
본 발명개시, 및 본 발명개시의 이점들의 보다 완벽한 이해를 위해, 이제부터 첨부 도면들과 함께 취해진 다음의 설명을 참조한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 인덕터 구조물을 형성하는 여러 단계의 단면도를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 인덕터 구조물을 형성하는 여러 단계의 단면도를 나타낸다.
도 3a는 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 인덕터 구조물을 상면도를 나타낸다.
도 3b는 본 발명개시의 일부 실시예에 따른, 도 3a에서 BB'를 따른 인덕터 구조물의 단면도를 나타낸다.
도 3c는 본 발명개시의 일부 실시예에 따른, 도 3a에서 CB'를 따른 인덕터 구조물의 단면도를 나타낸다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of the present disclosure and the advantages of the present disclosure, reference is now made to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: Fig.
Figures 1A-1C show cross-sectional views of various stages of forming an inductor structure according to some embodiments of the present disclosure.
2A-2H illustrate cross-sectional views of various steps for forming an inductor structure in accordance with some embodiments of the present disclosure.
Figure 3a shows a top view of an inductor structure according to some embodiments of the present disclosure.
FIG. 3B shows a cross-sectional view of the inductor structure according to BB 'in FIG. 3A, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
Figure 3C shows a cross-sectional view of an inductor structure along CB 'in Figure 3A, according to some embodiments of the present disclosure.
본 발명의 실시예들의 제조 및 사용이 이하 상세하게 설명된다. 그러나, 본 실시예는 광범위한 다양한 특정 환경에서 실시될 수 있다는 것을 인지해야 한다. 논의된 특정 실시예는 단순한 예시이며, 본 발명개시의 범위를 한정시키려는 것은 아니다.The manufacture and use of embodiments of the present invention are described in detail below. It should be appreciated, however, that the embodiments may be practiced in a wide variety of specific environments. The particular embodiments discussed are merely illustrative and are not intended to limit the scope of the disclosure.
이하의 발명개시는 본 발명개시의 상이한 피처들을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예 또는 예들을 제공한다고 이해되어야 한다. 본 발명개시를 간략화하기 위해서 컴포넌트 및 배치의 구체적인 예들이 이하에 설명된다. 물론, 이들은 단지 예시를 위한 것이며 한정을 의도하는 것은 아니다. 게다가, 다음의 상세한 설명에서 제 2 공정 전에 제 1 공정을 수행하는 것은 제 1 공정 직후에 제 2 공정이 수행되는 실시예를 포함할 수 있고, 또한 제 1 공정과 제 2 공정 사이에 추가의 공정이 수행될 수 있는 실시예도 포함할 수 있다. 다양한 피처가 간단 명료화를 위해 상이한 스케일로 임의로 그려질 수 있다. 또한, 제 2 피처 상부 또는 상에 제 1 피처를 형성하는 것은 제 1 및 제 2 피처가 직접 또는 간접 접촉으로 형성되는 실시예를 포함할 수 있다.It should be understood that the following inventive disclosures provide a number of different embodiments or examples for implementing different features of the disclosure of the present invention. Specific examples of components and arrangements for simplifying the disclosure of the present invention are described below. Of course, these are for illustrative purposes only and are not intended to be limiting. In addition, in the following detailed description, performing the first process before the second process may include an embodiment in which the second process is performed immediately after the first process, and further, between the first process and the second process, May also be performed. Various features may be arbitrarily drawn at different scales for simplicity and clarity. In addition, forming the first feature on or in the second feature may include embodiments in which the first and second features are formed in direct or indirect contact.
일부 실시예들의 변형들이 설명된다. 여러 도면 및 예시적인 실시예에 걸쳐서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 지시하는데 이용된다.Variations of some embodiments are described. Throughout the drawings and the illustrative embodiments, the same reference numerals are used to indicate the same elements.
인덕터 구조물(100)을 형성하는 메카니즘의 실시예가 제공된다. 도 1a 내지 도 1c는 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 인덕터 구조물(100)을 형성하는 여러 단계의 단면도를 나타낸다. 그러나, 도 1a 내지 도 1c는 본 발명개시의 발명적 개념들을 더 잘 이해할 수 있도록 명료화하기 위해 단순화되었다. 추가의 피처가 인덕터 구조물(100)에서 추가될 수 있고, 이하의 피처의 일부는 대체되거나 제거될 수 있다.An embodiment of a mechanism for forming the
도 1a를 참조하면, 반도체 기판(102)이 제공된다. 반도체 기판(102)은 실리콘 또는 다른 반도체 재료로 이루어질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 반도체 기판(102)은 게르마늄과 같은 다른 원소 반도체 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 반도체 기판(102)은 실리콘 탄화물, 갈륨 비소, 인듐 비화물, 인듐 인화물과 같은 화합물 반도체로 이루어진다. 일부 실시예에 있어서, 반도체 기판(102)은 실리콘 게르마늄, 실리콘 게르마늄 탄화물, 갈륨 비소 인화물 또는 갈륨 인듐 인화물과 같은 합금 반도체로 이루어진다. 일부 실시예들에서, 반도체 기판(102)은 에피택셜층을 포함한다. 예를 들어, 반도체 기판(102)은 벌크 반도체 위에 놓인 에피택셜층을 갖는다.Referring to FIG. 1A, a
반도체 기판(102)은 쉘로우 트렌치 격리(shallow trench isolation; STI) 피처 또는 실리콘 국부 산화(local oxidation of silicon; LOCOS) 피처와 같은 격리 피처들을 더 포함할 수 있다. 격리 피처는 다양한 집적 회로 디바이스를 규정하고 격리할 수 있다. 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect transistor; MOSFET), 상보성 금속 산화물 반도체(complementary metal oxide semiconductor; CMOS) 트랜지스터, 바이폴라 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor; BJT), 고전압 트랜지스터, 고주파 트랜지스터, p채널 및/또는 n채널 전계 효과 트랜지스터 (pFET/NFET) 등과 같은 집적 회로 디바이스, 다이오드, 또는 다른 적절한 요소들이 반도체 기판(102) 내에 및/또는 상에 형성된다.The
반도체 기판(102)은 또한 이온 주입 및/또는 이온 확산과 같은 공정에 의해 시행된, 다양한 p형 도핑된 영역 및/또는 n형 도핑된 영역을 포함할 수 있다. 이들 도핑 영역은, 저항, 커패시터, 인덕터, 다이오드, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET), 상보 MOS(CMOS) 트랜지스터, 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT), 횡방향 확산 MOS(LDMOS) 트랜지스터, 고출력 MOS 트랜지스터, 핀 형상의 전계 효과 트랜지스터(FinFET), 이미징 센서, 발광 다이오드(light emitting diode; LED), 또는 다른 적용가능한 컴포넌트와 같은 다양한 집적 회로 (integrated circuit; IC) 장치를 형성하도록 구성된, n웰, p웰, 경도핑된 영역(light doped region; LDD), 중도핑된 소스 및 드레인(S/D), 및 다양한 채널 도핑 프로파일을 포함한다. The
반도체 기판(102)은 또한 유전체층 및 전극층에 의해 형성된 게이트 스택을 포함할 수 있다. 유전체층은 층간(inter-layerIL) 및 하이-k(HK) 유전체층을 포함할 수 있다. 유전체층은 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 원자층 적층(atomic layer deposition; ALD), 물리적 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 열 산화 또는 다른 적용가능한 기술 등의 적합한 기술들에 의해 성막된다. 전극층은 ALD, PVD, CVD 또는 다른 적용가능한 공정에 의해 형성된 금속층, 라이너층, 습윤(wetting)층 및 접착층 등의 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다.The
도 1a에 나타낸 바와 같이, 상호접속 구조물(110)은 반도체 기판(102) 상부에 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 상호접속 구조물(110)은 금속간 유전체(inter-metal dielectric; IMD)층(114) 내에 내장된다. 상호접속 구조물(110)은 결과적으로 기능 집적 회로로 이끄는, 다양한 p형 및 n형 도핑된 영역 및 다른 기능 피처(예를 들어, 게이트 전극)에 결합되도록 구성된다. 상호접속 구조물(110)은 제 1 금속층(112), 콘택(도시되지 않음), 및 비아 피처들(도시되지 않음)을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 제 1 금속층(112)은 최상부(topmost) 금속층이고, Mtop이라 불린다. 제 1 금속층(112)은 수평의 전기적 라우팅을 제공한다. 콘택은 실리콘 기판과 금속 라인들 사이의 수직 접속을 제공하는 반면에, 비아 피처들은 상이한 층들에서 금속 라인들 사이의 수직 접속을 제공한다. 일부 실시예에 있어서, 금속간 유전체(IMD)층(114)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물, 실리콘 탄화물, BSG, BPSG, 로우-k 또는 울트라 로우-k 유전체에 의해 이루어진다.As shown in FIG. 1A, the
일부 실시예들에서, 상호접속 구조물(110)은 백 엔드 오브 라인(back-end-of-line; BEOL) 공정에서 형성된다. 제 1 금속층(112)은 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 텅스텐(W), 텅스텐 합금, 또는 적용가능한 재료 등의 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 제1 금속층(112)은 구리 또는 구리 합금을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 제 1 금속층(112)은 단일 및/또는 이중 다마신 공정에 의해 형성된다. In some embodiments,
도 1a에 나타낸 바와 같이, 에칭 정지층(120)이 상호접속 구조물(110) 상부에 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 에칭 정지층(120)은 실리콘 질화물로 이루어진다.As shown in FIG. 1A, an
상호접속 구조물(110) 상부에 에칭 정지층(120)을 형성한 후, 자성층(130)이 에칭 정지층(120) 상부에 형성된다. 자성층(130)는 에칭 정지층(120)에 의해 금속 라인(112)으로부터 절연된다. 자성층(130)은 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 탄탈륨(Ta) 및 니오븀(Nb), 레늄(Re), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr), 또는 디스프로슘(Dy)을 포함한다. After the
일부 실시예에 있어서, 자성층(130)은 코발트(Co) 및 지르코늄 (Zr)을 포함한 비결정질(amorphous) 코발트(Co) 합금을 포함한다. 지르코늄(Zr)은 코발트(Co) 비결정질을 이루도록 돕는다. 일부 실시예에 있어서, 자성층(130)은 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb)과 같은 하나 이상의 추가 원소를 갖는 코발트-지르코늄(CoZr) 합금을 포함한다. 일부 다른 실시예에서, 자성층(130)은 코발트-지르코늄(CoZr) 합금의 강자성 공명을 높이도록 돕는, 희토류 원소와 같은, 하나 이상의 추가 원소를 갖는 코발트-지르코늄(CoZr) 합금을 포함한다. 희토류 원소는 레늄(Re), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr) 또는 디스프로슘(Dy)을 포함한다. In some embodiments, the
그 후, 포토레지스트층(150)이 자성층(130) 상부에 형성된다. 포토레지스트층(150)은 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝되어, 패턴닝된 포토레지스트층(150)을 형성한다. 일부 실시예에 있어서, 포토레지스트층(150)은 포지티브 포토레지스트이고, 빛에 노출될 때 광-가용화되는(photo-solubilized) 폴리머를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 포토레지스트층(150)은 스핀-온(spin-on) 코팅법에 의해 형성된다. Thereafter, a
자성층(130) 상부에 패터닝된 포토레지스트층(150)을 형성한 후에, 에칭 공정(11)이, 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 도 1b에 나타낸 바와 같이, 자성층(130) 상에 수행된다. 에칭 공정(11)은 자성층(130)의 일부분을 제거하는데 사용된다. 일부 실시예에 있어서, 에칭 공정(11)에서 사용되는 에칭액은 HF, HNO3 및 물을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 에칭 공정(11)은 약 15℃ 내지 약 40℃ 범위 내의 온도에서 작동된다. After forming a
그러나, 도 1b에 나타낸 바와 같이, X-방향의 에칭 공정(11)의 측면 방향 에칭 레이트는 Y-방향의 에칭 공정(11)의 수직 방향 에칭 레이트보다 크다. 그러므로, 자성층(130)의 측면 부분은 자성층(130)의 수직 부분보다 많이 에칭된다. 그 결과, 자성층(130)의 체적(volume)은 에칭 공정(11)에 의해 크게 감소된다.However, as shown in FIG. 1B, the lateral direction etching rate of the
그 후에, 제 2 금속간 유전체(IMD)층(140)이, 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 도 1c에 나타낸 바와 같이, 자성층(130) 및 에칭 정지층(120) 상부에 형성된다. 트렌치가 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정에 의해 제 2 IMD층(140) 내에 형성된다. 도전성 재료가 비아(160) 및 제 2 금속층(162)을 형성하기 위해 트랜치로 채워진다. 일부 실시예에 있어서, 제 1 금속층(112), 비아(160) 및 제 2 금속층(162)에 의해 나선형 구조물이 이루어진다. A second intermetal dielectric (IMD)
비아(160)는 제 2 IMD층(140) 내에 형성되고, 제 2 금속층(162)은 비아(160) 및 제 2 IMD층(140) 상부에 형성된다. 비아(160) 및 제 2 금속층(162)은 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 텅스텐(W), 텅스텐 합금, 또는 적용가능한 재료 등의 도전성 재료로 독립적으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 인덕터 구조물(100)은 자성층(130), 제 1 금속층(112), 비아(160) 및 제 2 금속층(162)에 의해 이루어진다.
상기 언급된 바와 같이, X-방향의 에칭 공정(11)의 측면 방향 에칭 레이트는 Y-방향의 에칭 공정(11)의 수직 방향 에칭 레이트보다 크다. 그러므로, 자성층(130)의 체적은 에칭 공정(11)에 의해 크게 감소된다. 게다가, 인덕터 구조물(100)의 성능은 자성층(130)의 작은 체적에 의해 감소된다. 예를 들어, 인덕터 구조물(100)의 Q 계수는 자성층(130)의 작은 체적으로 인해 감소된다. 인덕터 구조물(100)의 성능을 개선하기 위해서, 큰 체적의 자성층(130)이 필요로 된다. As mentioned above, the lateral etch rate of the
도 2a 내지 도 2h는 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 인덕터 구조물(100)을 형성하는 여러 단계의 단면도를 나타낸다. 도 2a를 참조하면, 산화물층(124)이 에칭 정지층(120) 상에 성막된다. 일부 실시예에 있어서, 산화물층(124)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물, 실리콘 탄화물, BSG(borosilicate glass), BPSG(borophosphosilicate glass)로 이루어진다. 산화물층(124)을 형성한 후에, 포토레지스트층(150)이 산화물층(124) 상부에 형성된다. 그 후에, 포토레지스트층(150)이 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝되어, 패턴닝된 포토레지스트층(150)을 형성한다.2A-2H illustrate cross-sectional views of various steps for forming an
패턴닝된 포토레지스트층(150)을 형성한 후에, 산화물층(124)은, 본 발명개시의 일부 실시예에 따라 도 2b에 나타낸 바와 같이, 패터닝된 산화물층(124)을 형성하기 위해 마스크로서 패턴닝된 포토레지스트층(150)을 사용함으로써 패터닝된다. 일부 실시예에 있어서, 산화물층(124)의 재료는 금속간 유전체(IMD)층(114)의 재료와 동일하다. 일부 실시예에 있어서, 산화물층(124)은 약 0.5μm 내지 약 20μm 범위 내에 있는 높이를 갖는다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, 개구부(125)는 산화물층(124) 내에 형성된다After forming the patterned
산화물층(124)이 패터닝된 후에, 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 도 2c에 나타낸 바와 같이, 자성층(130)은 개구부(125)로 채워지도록 산화물 층 (124) 상에 등각으로(conformally) 형성된다. 인덕터 구조물(100)의 인덕턴스를 증가시키기 위해 자성층(130)이 인덕터 구조물(100)의 중앙 부분(또는 코어)에 배치된다(도 3a에 나타낸 바와 같이). 2C according to some embodiments of the present disclosure, the
자성층(130)은 에칭 정지층 상부의 제 1 부분(131) 및 산화물층(124) 상부의 제 2 부분(132)을 포함한 두 부분을 갖는다. 제 1 부분은 수평 부분(131h) 및 수직 부분(131v)을 더 포함하고, 수직 부분(131v)은 개구부(125)의 측벽과 라인을 이룬다. 자성층(130)의 제 1 부분(131)의 수평 부분(131h)은 높이 H2를 갖는다. 일부 실시예에 있어서, 산화물층(124)의 높이 H1는 수평 부분(131h)의 높이 H2보다 크거나 같다. 일부 실시예에 있어서, 높이 H2에 대한 높이 H1의 비율(H1/H2)은 약 0.2 내지 약 5의 범위 내이다. The
자성층(130)이 에칭 정지층(120) 및 산화물층(124) 상부에 형성된 후에, 본 발명개시의 일부 실시예에 따라 도 2d에 나타낸 바와 같이, 자성층(130)의 제 1 부분 상부에 형성되는 제 2 포토레지스트층(150')이 등각으로 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 도 2a에서 패터닝된 포토레지스트층(150)을 형성하기 위해 사용된 마스크는 맑은 톤을 갖고, 도 2d에서 제 2 패터닝된 포토레지스트층(150')을 형성하기 위해 사용된 동일한 마스크는 어두운 톤을 갖는다. 그러므로, 패터닝된 포토레지스트층(150) 및 제 2 패터닝된 포토레지스트층(150')은 2개의 마스크 없이 동일한 마스크를 사용하여 형성된다. After the
제 2 패턴닝된 포토레지스트층(150')을 자성층(130) 상부에 형성한 후에, 본 발명개시의 일부 실시예에 따라 도 2e에 나타낸 바와 같이, 에칭 공정(11)이 자성층(130) 상에 수행된다. 에칭 공정(11)은 자성층(130)의 일부분을 제거하는데 사용된다. 일부 실시예에 있어서, 에칭 공정(11)에서 사용되는 에칭액은 약 3% 내지 약 15%의 범위 내의 HF, 약 10% 내지 약 50%의 범위 내의 HNO3, 및 약 30% 내지 약 90%의 범위 내의 물을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 에칭 공정(11)은 약 15℃ 내지 약 40℃의 범위 내의 온도에서 작동된다. After the second patterned photoresist layer 150 'is formed on top of the
상기 언급된 바와 같이, X-방향의 에칭 공정(11)의 측면 방향 에칭 레이트는 Y-방향의 에칭 공정(11)의 수직 방향 에칭 레이트보다 크다. 이것은 산화물층(124)이 자성층(130) 아래에 형성되어 자성층(130)의 일부분을 들어올리기 때문이다는 것이 주목되어야한다. 자성층(130)의 제 2 부분(132)의 상면은 자성층(130)의 제 1 부분(131)의 상면보다 높다. 상기 언급된 바와 같이, 에칭 공정(11)의 측면 방향 에칭 레이트가 수직 방향 에칭 레이트보다 크기 때문에, 자성층(130)의 제 2 부분(132)이 먼저 에칭되고, 자성층(130)의 제 1 부분(131)의 수직 부분(131v)이 나중에 에칭된다. 그러므로, 자성층(130)의 제 1 부분의 수평 부분(131h)는 산화물층(124)의 보호에 의해 경미하게 에칭된다. As mentioned above, the lateral etch rate of the
산화물층(124)은 자성층(130)의 일부분을 들어올리기 위한 베이스를 제공한다는 것이 주목되어야한다. 추가적으로, 산화물층(124)은 과잉 에칭으로부터 자성층(130)을 보호하기 위한 보호층이 된다. 그러므로, 자성층(130)의 체적은 에칭 공정(11)에 의해 크게 감소되지 않는다.It should be noted that the
에칭 공정(11) 후에, 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 도 2f에 나타낸 바와 같이, 자성층(130)은 다각형 구조를 갖는다. 도 2f에 나타낸 바와 같이, 자성층(130)은 8각형 구조를 갖는다. 자성층(130)은 상면(130T), 제 1 측벽면(130a), 제 2 측벽면(130b), 제 3 측벽면(130c), 저면(130B), 제 4 측벽면(130d), 제 5 측벽면(130e), 제 6 측벽면(130f)을 갖는다. 상면(130T)은 상부 평면이고, 저면(130B)은 저부 평면이다. 상면(130T)은 저면(130B)에 평행한다. After the
자성층(130)은 서로 대향 배치되는 우측 측벽면 및 좌측 측벽면을 갖는다. 우측 측벽면은 제 1 측벽면(130a), 제 2 측벽면(130b) 및 제 3 측벽면(130c)을 포함한다. 좌측 측벽면은 제 1 측벽면(130a), 제 2 측벽면(130b) 및 제 3 측벽면(130c)을 포함한다. 자성층(130)의 우측 측벽면은 3개의 교점(intersection point)을 갖는다. 제 1 교점(P1)은 상면(130T)과 제 1 측벽면(130a) 사이에 형성되고, 제 2 교점(P2)은 제 1 측벽면(130a)과 제 2 측벽면(130b) 사이에 형성되고, 제 3 교점(P3)은 제 2 측벽면(130b)과 제 3 측벽면(130c) 사이에 형성된다. 마찬가지로, 자성층(130)의 좌측 측벽 표면은 제 4 교점(P4), 제 5 교점(P5) 및 제 6 교점(P6)을 포함한 적어도 2개의 교점을 갖는다.The
일부 실시예에 있어서, 제 1 측벽면(130a) 및 제 2 측벽면(130b) 사이의 각(α1)은 약 30도 내지 약 85도 사이의 범위 내에 있다. 일부 실시예에 있어서, 제 2 측벽면(130b)과 제 3 측벽면(130c) 사이의 각(α2)은 약 95도 내지 약 150도 사이의 범위 내에 있다. In some embodiments, the angle? 1 between the first sidewall surface 130a and the
일부 또 다른 실시예에 있어서, 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 도 2f'에 나타낸 바와 같이, 자성층(130')은 사다리꼴(trapezoid) 구조를 갖는다. 자성층(130')은 상면(130'T), 제 1 측벽면(130'a), 제 2 측벽면(130'b), 저면(130'B), 제 3 측벽면(130'c), 및 제 4 측벽면(130'd)을 갖는다. 상면(130'T)은 상부 평면이고, 저면(130'B)은 저부 평면이다. 상면(130'T)은 저면(130'B)에 평행한다. In some other embodiments, as shown in Figure 2f 'in accordance with some embodiments of the present disclosure, the magnetic layer 130' has a trapezoidal structure. The magnetic layer 130 'has an
자성층(130')의 우측 측벽면은 2개의 교점을 갖는다. 제 1 교점(P1')은 상면(130'T)과 제 1 측벽면(130'a) 사이에 형성되고, 제 2 교점(P2')은 제 1 측벽면(130'a)과 제 2 측벽면(130'b) 사이에 형성된다. 마찬가지로, 자성층(130')의 좌측 측벽 표면은 제 3 교점(P3 ') 및 제 4 교점(P4')을 포함한 적어도 2개의 교점을 갖는다.The right side wall surface of the magnetic layer 130 'has two intersecting points. A first intersecting point (P 1 ') is formed between the upper surface (130'T) and the first side wall surface (130'a), the second intersecting point (P 2') and is the first side wall surface (130'a) 2 side wall face 130'b. Likewise, the left side wall surface of the magnetic layer 130 'has at least two intersection points including the third intersection P 3 ' and the fourth intersection P 4 '.
일부 실시예에 있어서, 제 1 측벽면(130'a)과 제 2 측벽면(130'b) 사이의 각(β1)은 약 120도 내지 약 175도 사이의 범위 내에 있다. 일부 실시예에 있어서, 제 2 측벽면(130'b)과 제 3 측벽면(130'c) 사이의 각( β2)은 약 95도 내지 약 150도 사이의 범위 내에 있다.In some embodiments, the angle beta 1 between the first sidewall surface 130'a and the second sidewall surface 130'b is in a range between about 120 degrees and about 175 degrees. In some embodiments, the angle? 2 between the second sidewall surface 130'b and the third sidewall surface 130'c is in a range between about 95 degrees to about 150 degrees.
자성층(130)이 에칭 공정(11)에 의해 에칭된 후에, 본 발명개시의 일부 실시예에 따라 도 2g에 나타낸 바와 같이, 제 2 금속간 유전체(IMD)층(140)이 산화물층(124) 및 자성층(130) 상부에 형성된다. After the
그 후에, 도 2h에 나타낸 바와 같이, 트렌치가 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정에 의해 제 2 IMD층(140) 내에 형성된다. 도전성 재료가 비아(160) 및 제 2 금속층(162)을 형성하기 위해 트랜치로 채워진다. 제 2 금속층(162)은 비아(160)를 통해 제 1 금속층(112)에 전기적으로 접속된다. 인덕터 구조물(100)은 제 1 금속층(114), 제 2 금속층(162) 및 자성층(130)에 의해 구성된다. 2H, a trench is formed in the
자성층(130)의 일부분이 산화물층(124) 상에 형성된다(도 2d에 나타낸 바와 같이)는 것이 주목되어야한다. 그러므로, 개구부(125)의 측벽과 라인을 이루는 자성층(130)의 수직 부분은 에칭 공정(11)에 의해 먼저 에칭된다(화살표 11a로서 표시된 에칭 방향으로 나타낸 바와 같이). 도 1c에 나타낸 자성층(130)과 비교하여, 도 2f 및 도 2f'에 나타낸 자성층 (130)은 더 큰 체적을 갖는다. 그 결과, 큰 체적의 자성층(130)을 포함하는 인덕터 구조물(100)이 더 나은 성능(높은 Q 계수)을 갖는다. It should be noted that a portion of the
도 3a는 본 발명개시의 일부 실시예에 따른 인덕터 구조물(100)을 상면도를 나타낸다. 제 1 금속층(112), 비아(160) 및 제 2 금속층(162)에 의해 나선형 구조물이 이루어진다. 도 2a 내지 도 2h의 공정들에 의해 형성된 자성층 (130)은 인덕터 구조물(100)의 중앙 부분에 배치하고, 나선형 구조물에 의해 둘러싸인다. 자성층(130)은 인덕터 구조물(100)의 Q 계수를 증가시키기 위해 큰 체적을 갖는 8각형 또는 사다리꼴 구조와 같은 다각형 구조를 갖는다.Figure 3a shows a top view of an
도 3b는 본 발명개시의 일부 실시예에 따른, 도 3a에서 BB'를 따른 인덕터 구조물(100)의 단면도를 나타낸다. 제 1 금속층(114)은 비아(160)를 통해 제 2 금속층(162)에 전기적으로 접속되고, 제 2 금속층(162)은 제 2 비아(164)를 통해 제 3 금속층(도시되지 않음)에 전기적으로 접속된다. FIG. 3B shows a cross-sectional view of the
도 3c는 본 발명개시의 일부 실시예에 따른, 도 3a에서 CB'를 따른 인덕터 구조물(100)의 단면도를 나타낸다. 자성층(130)은 인덕터 구조물(100)의 Q 계수를 증가시키기 위해 큰 체적을 갖는 8각형 구조를 갖는다.FIG. 3C shows a cross-sectional view of an
인덕터 구조물을 형성하는 메카니즘의 실시예가 제공된다. 인덕터 구조물의 인덕턴스를 증가시키기 위해 자성층이 인덕터 구조물의 중앙 부분(또는 코어)에 배치된다. 산화물층은 과잉 에칭으로부터 자성층을 보호하기 위해 자성층의 일부분 아래에 형성된다. 그러므로, 큰 체적의 인덕터 구조물이 얻어진다. 인덕터 구조물의 성능은 인덕터 구조물의 체적을 증가시킴으로써 향상된다. 또한, 인덕터 구조물의 Q 계수가 더욱 향상된다. An embodiment of a mechanism for forming an inductor structure is provided. To increase the inductance of the inductor structure, a magnetic layer is disposed in the central portion (or core) of the inductor structure. An oxide layer is formed below a portion of the magnetic layer to protect the magnetic layer from excess etching. Therefore, a large-volume inductor structure is obtained. The performance of the inductor structure is improved by increasing the volume of the inductor structure. In addition, the Q factor of the inductor structure is further improved.
일부 실시예에 있어서, 인덕터 구조물이 제공된다. 인덕터 구조물은 기판 및 기판 상부에 형성된 제 1 유전체층을 포함한다. 인덕터 구조물은 제 1 유전체층 내에 형성된 제 1 금속층, 및 제 1 금속층 상부의 제 2 유전체층을 포함한다. 인덕터 구조물은 제 1 유전체층 상부에 형성된 자성층을 더 포함하고, 자성층은 상면, 저면, 및 상기 상면과 상기 저면 사이의 측벽면들을 갖고, 측벽면들은 적어도 2개의 교점을 갖는다.In some embodiments, an inductor structure is provided. The inductor structure includes a substrate and a first dielectric layer formed on the substrate. The inductor structure includes a first metal layer formed in the first dielectric layer and a second dielectric layer on the first metal layer. The inductor structure further includes a magnetic layer formed on the first dielectric layer, and the magnetic layer has a top surface, a bottom surface, and sidewall surfaces between the top surface and the bottom surface, and the sidewall surfaces have at least two intersection points.
일부 실시예에 있어서, 인덕터 구조물이 제공된다. 인덕터 구조물은 기판 및 제 1 유전체층 내에 형성된 제 1 금속층을 포함한다. 인덕터 구조물은 제 1 유전체층 상에 형성된 자성층을 포함하고, 자성층은 8각형 또는 사다리꼴(trapezoid) 구조를 갖는다. 인덕터 구조물은 자성층에 인접하여 형성된 산화물층을 또한 포함한다. 인덕터 구조물은 자성층 및 산화물층 상부에 형성된 제 2 유전체층, 및 제 2 유전체층 상에 형성된 제 2 금속층을 포함한다.In some embodiments, an inductor structure is provided. The inductor structure includes a substrate and a first metal layer formed in the first dielectric layer. The inductor structure includes a magnetic layer formed on the first dielectric layer, and the magnetic layer has an octagonal or trapezoidal structure. The inductor structure also includes an oxide layer formed adjacent to the magnetic layer. The inductor structure includes a second dielectric layer formed on the magnetic layer and the oxide layer, and a second metal layer formed on the second dielectric layer.
일부 실시예에 있어서, 인덕터 구조물을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 기판 및 제 1 유전체층 내에 형성된 제 1 금속층을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 산화물층을 형성하고 패터닝하여 산화물층 내에 개구부를 형성하는 단계 , 및 산화물 상에 그리고 개구부 내에 자성 재료를 등각으로(conformally) 형성하는 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 자성 재료 상부에 포토레지스트층을 형성하는 단계, 및 자성 재료에 대해 습식 에칭 공정을 수행하여 자성층을 형성하는 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 자성층 상에 제 2 유전체층을 형성하는 단계, 및 제 2 유전체층 상에 제 2 금속층을 형성하는 단계를 더 포함한다.In some embodiments, a method of forming an inductor structure is provided. The method includes providing a substrate and a first metal layer formed in the first dielectric layer. The method also includes forming and patterning an oxide layer to form an opening in the oxide layer, and forming the magnetic material conformally on the oxide and in the opening. The method also includes forming a photoresist layer over the magnetic material, and performing a wet etch process on the magnetic material to form the magnetic layer. The method further comprises forming a second dielectric layer on the magnetic layer and forming a second metal layer on the second dielectric layer.
본 발명개시의 실시예들 및 그 장점들을 자세하게 설명하였지만, 여기에 다양한 변경, 대체, 및 변동이 첨부된 청구범위들에 의해 정의된 본 발명개시의 범위 및 사상을 벗어나지 않고서 행해질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 여기서 설명한 많은 피처들, 기능들, 공정들, 및 물질들은 본 발명개시의 범위 내에 남아있으면서 달라질 수 있다는 것을 본 발명분야의 당업자에 의해 손쉽게 이해될 것이다. 또한, 본 출원의 범위는 본 명세서에서 설명된 물질, 수단, 방법, 및 단계의 공정, 머신, 제조, 조성의 특정한 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다. 본 발명분야의 당업자라면 여기서 설명된 대응하는 실시예들과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 또는 이와 실질적으로 동일한 결과를 달성하는, 현존하거나 후에 개발될 물질, 수단, 방법, 또는 단계의 공정, 머신, 제조, 조성이 본 발명개시에 따라 이용될 수 있다는 것을 본 발명개시의 개시물로부터 손쉽게 알 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 이와 같은 물질, 수단, 방법, 또는 단계의 공정, 머신, 제조, 조성을 청구항의 범위내에 포함하는 것으로 한다.Although the embodiments of the present disclosure and the advantages thereof have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions, and alterations can be made herein without departing from the scope and spirit of the present disclosure as defined by the appended claims . It will be readily appreciated by those skilled in the art that many of the features, functions, processes, and materials described herein may be varied and remain within the scope of the disclosure of the present invention. Further, the scope of the present application is not intended to be limited to the specific embodiments of the materials, means, methods, and steps of the process, machine, manufacture, composition of matter described herein. Means, methods, or steps of a material, means, method, or step to be developed that will perform substantially the same function or achieve substantially the same result as those of the corresponding embodiments described herein, It will be readily appreciated from the disclosure of the disclosure of the present invention that manufacture, composition can be used according to the disclosure of the present invention. Accordingly, the appended claims are intended to cover within the scope of the claims the process, machine, manufacture, composition of such material, means, method, or step.
Claims (10)
기판;
상기 기판 상부에 형성된 제 1 유전체층;
상기 제 1 유전체층 내에 형성된 제 1 금속층;
상기 제 1 금속층 상부의 제 2 유전체층;
상기 제 1 유전체층 상부에 형성된 자성층
을 포함하고,
상기 자성층은 상면, 저면, 및 상기 상면과 상기 저면 사이의 측벽면들을 갖고, 상기 측벽면들은 적어도 2개의 교점(intersection point)을 갖는 것인, 인덕터 구조물.In an inductor structure,
Board;
A first dielectric layer formed on the substrate;
A first metal layer formed in the first dielectric layer;
A second dielectric layer on the first metal layer;
The first dielectric layer
/ RTI >
Wherein the magnetic layer has a top surface, a bottom surface, and sidewall surfaces between the top surface and the bottom surface, the sidewall surfaces having at least two intersection points.
상기 측벽면들은 제 1 측벽면, 제 2 측벽면 및 제 3 측벽면을 포함하고, 상기 제 1 측벽면은 상기 상면에 연결되고, 상기 제 1 측벽면과 상기 제 2 측벽면 사이의 각은 30도 내지 85도의 범위 내에 있는 것인, 인덕터 구조물. The method according to claim 1,
Wherein the sidewall surfaces include a first sidewall surface, a second sidewall surface, and a third sidewall surface, the first sidewall surface is connected to the upper surface, and the angle between the first sidewall surface and the second sidewall surface is 30 Lt; RTI ID = 0.0 > 85 degrees. ≪ / RTI >
상기 측벽면들은 제 1 측벽면 및 제 2 측벽면을 포함하고, 상기 제 1 측벽면은 상기 상면에 연결되고, 상기 상면과 상기 제 1 측벽면 사이의 각은 120도 내지 175도의 범위 내에 있는 것인, 인덕터 구조물. The method according to claim 1,
Wherein the sidewall surfaces include a first sidewall surface and a second sidewall surface, the first sidewall surface is connected to the upper surface, and the angle between the upper surface and the first sidewall surface is within a range of 120 to 175 degrees Inductor structure.
상기 자성층은 코발트(Co), 지르코늄(Zr), 탄탈륨(Ta) 및 니오븀(Nb), 레늄(Re), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr), 또는 디스프로슘(Dy) 또는 그들의 조합을 포함하는 것인, 인덕터 구조물. The method according to claim 1,
The magnetic layer may include one or more of Co, Zr, Ta and Nb, Re, Ne, Pr, Ds or combinations thereof Inductor structure.
상기 제 1 금속층, 상기 비아들, 및 상기 제 2 금속층에 의해 나선형 구조물이 이루어지는 것인, 인덕터 구조물.The method according to claim 1,
Wherein the first metal layer, the vias, and the second metal layer form a spiral structure.
상기 자성층은 상기 나선형 구조물에 의해 둘러싸이는 것인, 인덕터 구조물.The method according to claim 1,
Wherein the magnetic layer is surrounded by the helical structure.
제 1 금속층 상에 형성된 에칭 정지층
을 더 포함하고, 상기 자성층은 상기 에칭 정지층에 의해 상기 제 1 금속층으로부터 절연되는 것인, 인덕터 구조물.The method according to claim 1,
The etch stop layer formed on the first metal layer
Wherein the magnetic layer is insulated from the first metal layer by the etch stop layer.
상기 제 2 유전체층 내에 형성된 비아들; 및
상기 비아들 상에 형성된 제 2 금속층
을 더 포함하고, 상기 제 2 금속층은 상기 비아들에 의해 상기 제 1 금속층에 전기적으로 연결되는 것인, 인덕터 구조물.The method according to claim 1,
Vias formed in the second dielectric layer; And
The second metal layer
Wherein the second metal layer is electrically connected to the first metal layer by the vias.
기판;
제 1 유전체층 내에 형성된 제 1 금속층;
8각형 또는 사다리꼴(trapezoid) 구조를 갖고, 상기 제 1 유전체층 상에 형성된 자성층;
상기 자성층에 인접하여 형성된 산화물층;
상기 자성층 및 상기 산화물층 상부에 형성된 제 2 유전체층; 및
상기 제 2 유전체층 상에 형성된 제 2 금속층
을 포함하는, 인덕터 구조물.In an inductor structure,
Board;
A first metal layer formed in the first dielectric layer;
A magnetic layer having an octagonal or trapezoidal structure and formed on the first dielectric layer;
An oxide layer formed adjacent to the magnetic layer;
A second dielectric layer formed on the magnetic layer and the oxide layer; And
The second metal layer formed on the second dielectric layer
. ≪ / RTI >
기판을 제공하는 단계;
제 1 유전체층 내에 제 1 금속층을 형성하는 단계;
산화물층을 형성하고 패터닝하여 상기 산화물층 내에 개구부를 형성하는 단계;
상기 산화물층 상에 그리고 상기 개구부 내에 자성 재료를 등각으로(conformally) 형성하는 단계;
상기 자성 재료 상부에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
상기 자성 재료에 대해 습식 에칭 공정을 수행하여 자성층을 형성하는 단계;
상기 자성층 상에 제 2 유전체층을 형성하는 단계; 및
상기 제 2 유전체층 상에 제 2 금속층을 형성하는 단계
를 포함하는, 인덕터 구조물 형성 방법.A method of forming an inductor structure,
Providing a substrate;
Forming a first metal layer in the first dielectric layer;
Forming and patterning an oxide layer to form an opening in the oxide layer;
Forming a magnetic material conformally on the oxide layer and in the opening;
Forming a photoresist layer on the magnetic material;
Performing a wet etching process on the magnetic material to form a magnetic layer;
Forming a second dielectric layer on the magnetic layer; And
Forming a second metal layer on the second dielectric layer
/ RTI >
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200045942A (en) * | 2018-10-22 | 2020-05-06 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Process for tuning via profile in dielectric material |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10128325B2 (en) * | 2014-03-26 | 2018-11-13 | Wafertech, Llc | Inductor structures for integrated circuits |
US9893141B2 (en) * | 2015-02-26 | 2018-02-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Magnetic core, inductor, and method for fabricating the magnetic core |
US10304603B2 (en) | 2016-06-29 | 2019-05-28 | International Business Machines Corporation | Stress control in magnetic inductor stacks |
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US10354786B2 (en) * | 2016-10-01 | 2019-07-16 | Intel Corporation | Hybrid magnetic material structures for electronic devices and circuits |
US10553354B2 (en) | 2017-03-10 | 2020-02-04 | International Business Machines Corporation | Method of manufacturing inductor with ferromagnetic cores |
US10403424B2 (en) * | 2017-06-09 | 2019-09-03 | Texas Instruments Incorporated | Method to form magnetic core for integrated magnetic devices |
US10170536B1 (en) * | 2017-06-19 | 2019-01-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Magnetic memory with metal oxide etch stop layer and method for manufacturing the same |
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Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5275972A (en) * | 1990-02-19 | 1994-01-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a semiconductor integrated circuit device including the self-aligned formation of a contact window |
US6856228B2 (en) * | 1999-11-23 | 2005-02-15 | Intel Corporation | Integrated inductor |
JP2002032903A (en) * | 2000-07-13 | 2002-01-31 | Alps Electric Co Ltd | Thin film magnetic head for perpendicular magnetic recording |
KR100438341B1 (en) * | 2000-09-26 | 2004-07-02 | 가부시끼가이샤 도시바 | Yoke-type playback magnetic head and manufacturing method thereof, and magnetic disk device |
JP3854839B2 (en) * | 2001-10-02 | 2006-12-06 | キヤノン株式会社 | Nonvolatile solid-state memory using magnetoresistive element |
US6846683B2 (en) * | 2002-05-10 | 2005-01-25 | Infineon Technologies Ag | Method of forming surface-smoothing layer for semiconductor devices with magnetic material layers |
US6635546B1 (en) * | 2002-05-16 | 2003-10-21 | Infineon Technologies Ag | Method and manufacturing MRAM offset cells in a damascene structure |
JP3863484B2 (en) * | 2002-11-22 | 2006-12-27 | 株式会社東芝 | Magnetoresistive element and magnetic memory |
KR100594228B1 (en) * | 2003-09-19 | 2006-07-03 | 삼성전자주식회사 | Magnetic head |
US7436633B2 (en) * | 2004-10-15 | 2008-10-14 | Tdk Corporation | Thin-film magnetic head, head gimbal assembly and hard disk system |
JP2006339553A (en) | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Thin film magnetic induction element and manufacturing method thereof |
US7262069B2 (en) * | 2005-06-07 | 2007-08-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | 3-D inductor and transformer devices in MRAM embedded integrated circuits |
US7807492B2 (en) * | 2005-09-28 | 2010-10-05 | Northern Lights Semiconductor Corp. | Magnetoresistive random access memory with improved layout design and process thereof |
US20080003760A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Gardner Donald S | Magnetic vias for inductors and transformers in integrated circuits |
JP4599328B2 (en) * | 2006-07-03 | 2010-12-15 | 株式会社東芝 | Magnetic recording medium |
JP5191717B2 (en) * | 2007-10-05 | 2013-05-08 | 株式会社東芝 | Magnetic recording element, manufacturing method thereof, and magnetic memory |
US8110085B2 (en) * | 2008-12-30 | 2012-02-07 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Assisted deposition, narrow trench damascene process for manufacturing a write pole of a magnetic write head |
US8436707B2 (en) * | 2010-01-12 | 2013-05-07 | Infineon Technologies Ag | System and method for integrated inductor |
JP5321851B2 (en) | 2011-03-25 | 2013-10-23 | 株式会社東芝 | Magnetic oscillation element and spin wave device |
US8686522B2 (en) * | 2011-10-13 | 2014-04-01 | International Business Machines Corporation | Semiconductor trench inductors and transformers |
KR101881931B1 (en) * | 2011-12-05 | 2018-07-27 | 삼성전자주식회사 | Magnetic memory device comprising free magnetic layer of 3-dimensional structure |
KR101792272B1 (en) * | 2012-05-30 | 2017-11-01 | 삼성전기주식회사 | Semiconductor substrate and method for producing semiconductor substrate |
KR101876587B1 (en) * | 2013-03-08 | 2018-08-03 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Magnetic sensor and method of manufacturing thereof |
-
2013
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-
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-
2018
- 2018-12-17 US US16/222,378 patent/US10614948B2/en active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200045942A (en) * | 2018-10-22 | 2020-05-06 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Process for tuning via profile in dielectric material |
US10910466B2 (en) | 2018-10-22 | 2021-02-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Process for tuning via profile in dielectric material |
US11532692B2 (en) | 2018-10-22 | 2022-12-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Process for tuning via profile in dielectric material |
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